CN113538841B - 塔吊运行的监测方法、监测装置、存储介质和处理器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种塔吊运行的监测方法、监测装置、存储介质和处理器，该方法包括：实时获取塔吊的状态信息，状态信息包括塔吊小车的回转角速度；根据状态信息确定预警区域的位置信息，并根据位置信息在显示界面生成预警区域的边界框，预警区域为塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；在显示界面显示有行人进入预警区域内的情况下，发出第一报警信号，通过实时获取塔吊的状态信息，再根据塔吊的状态信息确定出预警区域的位置信息，并根据预警区域的位置信息生成预警区域的边界框，在检测到有行人进入预警区域内的情况下，发出第一报警信号，实现了预警区域的实时监控，保证了塔吊的安全运行。

Description

塔吊运行的监测方法、监测装置、存储介质和处理器

技术领域

本申请涉及智能建筑领域，具体而言，涉及一种塔吊运行的监测方法、监测装置、存储介质和处理器。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常使用的一种起重设备，又称“塔式起重机”。目前建筑用塔吊主要由人工在塔顶驾驶室内通过挡杆进行操作，由挡杆控制电气部分，进而控制多速电机，并通过机械减速机构驱动塔吊的回转、变幅、提升等工作，其目的是吊升施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管或机构设备等。塔吊在建筑施工现场运行时存在以下安全隐患：

塔吊作业时，人员进入危险区域没有提示，存在吊物跌落砸伤人员的安全隐患；

塔吊移动作业时，司机不合规操作导致超速，急加减速，存在吊物散落、碰撞风险；

塔吊作业时，因工人操作及管理不规范，存在超载，超高，碰撞等危险操作；

塔吊布局不合理，工作闲散不均，工作能效低。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种塔吊运行的监测方法、监测装置、存储介质和处理器，以解决现有技术中塔吊在建筑施工现场运行时存在安全隐患的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种塔吊运行的监测方法，包括：实时获取塔吊的状态信息，所述状态信息包括塔吊小车的回转角速度；根据所述状态信息确定预警区域的位置信息，并根据所述位置信息在显示界面生成所述预警区域的边界框，所述预警区域为所述塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；在所述显示界面显示有行人进入所述预警区域内的情况下，发出第一报警信号。

进一步地，所述状态信息还包括所述吊物的尺寸、所述塔吊的吊钩的中心的坐标、所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度，实时获取塔吊的状态信息，包括：通过AI技术实时识别所述吊钩和所述吊物；根据识别到的所述吊钩和所述吊物，确定所述吊钩的中心的坐标以及所述吊物的尺寸；通过多个传感器分别获取所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度以及所述塔吊小车的回转角速度。

进一步地，所述状态信息还包括预定距离，所述预定距离为所述塔吊小车和所述吊钩之间的距离，根据所述状态信息确定预警区域的位置信息，包括：根据预定摆动角度以及所述预定距离确定摆动位移，所述摆动位移为所述吊物随着所述塔吊小车运动时由于惯性产生的水平位移；根据所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度以及所述塔吊小车的回转角速度确定所述吊物的跌落水平位移，所述跌落水平位移为所述吊物掉落到地面产生的水平位移；确定所述跌落水平位移、所述摆动位移以及所述吊物的尺寸的和为所述预警区域的半径；根据所述吊钩的中心的坐标以及所述预警区域的半径，确定所述预警区域的边界的位置信息。

进一步地，根据预定摆动角度以及所述预定距离确定摆动位移，包括：将所述预定摆动角度的正弦值以及所述预定距离的乘积确定为所述摆动位移。

进一步地，根据所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度以及所述塔吊小车的回转角速度确定所述吊物的跌落水平位移，包括：在所述吊物的高度小于预定高度的情况下，采用第一公式计算所述跌落水平位移，所述预定高度为预定时间的平抛运动对应的高度，所述预定时间为从开始采集到图像到所述行人接收到所述第一报警信号的最短时间，所述第一公式为：

其中，ω为所述塔吊小车的回转角速度，r为所述塔吊小车的幅度，h为所述吊物的高度；在所述吊物的高度大于或者等于所述预定高度的情况下，采用第二公式计算所述跌落水平位移，所述第二公式为：

进一步地，根据所述状态信息确定预警区域的位置信息之后，所述方法还包括：根据所述预警区域的位置信息确定所述预警区域在所述显示界面上的预警面积；在所述预警面积大于预设面积的情况下，确定所述塔吊小车的回转角速度超速并发出第二报警信号，所述预设面积大于或者等于所述显示界面的视野面积的一半。

进一步地，所述方法还包括：获取所述塔吊的超速占比、获取司机的违规次数以及所述塔吊的有效工作时长占比的至少一个。

进一步地，获取所述塔吊的超速占比，包括：获取所述塔吊的回转超速时长和回转总时长，其中，所述塔吊的回转超速时长为所述塔吊小车的回转角速度大于预定速度的时间，所述回转总时长为所述吊物的重量大于或者等于预定重量且所述回转角速度不为0的时长；确定回转超速占比，所述回转超速占比为所述回转超速时长与所述回转总时长的比值。

进一步地，获取所述司机的违规次数，包括：每在所述回转超速占比大于预定值的情况下，记录所述司机违规1次；每在所述行人进入危险区域，且所述司机未在第一预定时间段内避让所述行人的情况下，记录所述司机违规1次，所述危险区域为以吊钩的中心为圆心且以所述吊物的预定长度为半径的区域在地面上的投影区域，所述预定长度为所述吊物的最大长度的一半；每在所述行人进入所述预警区域，所述司机未在第二预定时间段内避让所述行人的情况下，记录所述司机违规1次，所述第一预定时间段小于所述第二预定时间段。

进一步地，获取所述塔吊的有效工作时长占比，包括：获取所述塔吊在第三预定时间段内的载重时长，所述载重时长为所述吊物的重量大于或者等于预定重量的时长；获取所述塔吊在所述第三预定时间段内的工作的总时长；计算所述载重时长与所述总时长计算有效工作时长比值，确定所述有效工作时长占比。

进一步地，在获取所述塔吊的有效工作时长占比之后，所述方法还包括：获取所述总时长内消耗的用电量；计算塔吊的用电量，所述塔吊的用电量为所述有效工作时长占比与所述总时长内消耗的用电量的乘积。

进一步地，在获取所述塔吊的超速占比、获取所述司机的违规次数以及所述塔吊的有效工作时长占比的至少一个之前，所述方法还包括：获取人脸图像；根据所述人脸图像确定对应的人员是否为可驾驶所述塔吊的司机。

根据本申请的另一个方面，提供了一种塔吊运行的监测装置，包括：第一获取单元，用于实时获取塔吊的状态信息，所述状态信息包括塔吊小车的回转角速度；生成单元，用于根据所述状态信息确定预警区域的位置信息，并根据所述位置信息在显示界面生成所述预警区域的边界框，所述预警区域为所述塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；报警单元，用于在所述显示界面显示有行人进入所述预警区域内的情况下，发出第一报警信号。

根据本申请的又一个方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的塔吊运行的监测方法。

根据本申请的再一个方面，提供了一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的塔吊运行的监测方法。

应用本申请的技术方案，通过实时获取塔吊的状态信息，再根据塔吊的状态信息确定出预警区域的位置信息，并根据预警区域的位置信息生成预警区域的边界框，在检测到有行人进入预警区域内的情况下，发出第一报警信号，实现了预警区域的实时监控，保证了塔吊的安全运行。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的塔吊运行的监测方法流程图；

图2示出了根据本申请的实施例的塔吊运行的监控装置示意图；

图3示出了根据本申请的实施例塔吊运行系统的部分结构示意图；

图4示出了根据本申请的实施例的预警区域示意图；

图5示出了根据本申请的实施例的塔吊运行系统示意图；

图6示出了根据本申请的实施例的塔吊运行系统及其网络连接方案示意图；以及

图7示出了根据本申请的实施例的又一种塔吊运行系统的监测方法流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

01、塔身；02、吊臂；03、吊物；10、尺寸区域；20、摆动区域；30、跌落区域；40、塔吊驾驶室；41、黑匣子；42、人脸识别单元；43、高度传感器；44、定向发声单元；45、司机室报警器；46、电池电量监控单元；47、变幅小车相机单元；48、司机室摄像头；49、司机室显示单元；50、工地地面监控室；51、电脑客户端；52、AI超脑；53、服务器电脑；54、上网卡；55、第三交换机；56、第三无线网桥；57、第四无线网桥；60、多机调度平台；61、多机调度单元；70、塔吊小车；71、球机；72、第一串口转以太网模块；73、第一远程IO模块；74、第一交换机；75、第一无线网桥；80、第二无线网桥；81、第二交换机；82、第二串口转以太网模块；83、第二远程IO模块；84、司机室一体机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

塔吊：塔吊是建筑工地上一种常用的起重设备，用来吊施工用的钢筋、混凝土和钢管等设备。

正如背景技术中所说，现有技术中塔吊在建筑施工现场运行时存在安全隐患的问题，为了解决这一问题，根据本申请的实施例，提供了一种塔吊运行的监测方法、监测装置、存储介质和处理器。

图1是根据本申请实施例的塔吊运行的监测方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，实时获取塔吊的状态信息，上述状态信息包括塔吊小车的回转角速度；

步骤S102，根据上述状态信息确定预警区域的位置信息，并根据上述位置信息在显示界面生成上述预警区域的边界框，上述预警区域为上述塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；

步骤S103，在上述显示界面显示有行人进入上述预警区域内的情况下，发出第一报警信号。

上述方案中，通过实时获取塔吊的状态信息，再根据塔吊的状态信息确定出预警区域的位置信息，并根据预警区域的位置信息生成预警区域的边界框，在检测到有行人进入预警区域内的情况下，发出第一报警信号，实现了预警区域的实时监控，保证了塔吊的安全运行。

需要说明的是，上述预定概率可以为60％、70％以及75％，表示吊物掉落在预警区域的概率，当然，预定概率的大小可以根据实际情况进行设置，以满足实际生产的需求。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请的一种实施例，上述状态信息还包括上述吊物的尺寸、上述塔吊的吊钩的中心的坐标、上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度，实时获取塔吊的状态信息，包括：通过AI技术实时识别上述吊钩和上述吊物；根据识别到的上述吊钩和上述吊物，确定上述吊钩的中心的坐标以及上述吊物的尺寸；通过多个传感器分别获取上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度以及上述塔吊小车的回转角速度，具体地，采用AI视觉检测技术采集吊物的图像和吊钩的图像，进而采用图像处理算法对吊物的图像和吊钩的图像进行处理，得到吊物的尺寸和吊钩的中心的坐标，图像处理算法包括图像滤波、图像识别以及图像变换，通过激光传感器测距获取吊物的高度以及小车的幅度，通过加速度传感器获取塔吊小车的回转角速度，进而根据吊物的尺寸、上述塔吊的吊钩的中心的坐标、上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度，根据物理学中的平抛运动的原理确定预警区域的位置信息以及预警区域的边界框，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的又一种实施例，上述状态信息还包括预定距离，上述预定距离为上述塔吊小车和上述吊钩之间的距离，根据上述状态信息确定预警区域的位置信息，包括：根据预定摆动角度以及上述预定距离确定摆动位移，上述摆动位移为上述吊物随着上述塔吊小车运动时由于惯性产生的水平位移；根据上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度以及上述塔吊小车的回转角速度确定上述吊物的跌落水平位移，上述跌落水平位移为上述吊物掉落到地面产生的水平位移；确定上述跌落水平位移、上述摆动位移以及上述吊物的尺寸的和为上述预警区域的半径；根据上述吊钩的中心的坐标以及上述预警区域的半径，确定上述预警区域的边界的位置信息，即预警区域的半径由跌落水平位移、摆动位移以及上述吊物的尺寸三部分构成，通过精确确定跌落水平位移、摆动位移以及吊物的尺寸实现了预警区域半径的精确确定，进而实现了预警区域的边界的精确确定，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的一种具体的实施例中，吊物的预警区域如图4所示，由吊物的尺寸区域10、吊物的摆动区域20和吊物的跌落区域30组成，吊物的尺寸区域10由吊物的尺寸的大小决定，吊物的摆动区域20由摆动位移决定，吊物的跌落区域30由吊物的跌落水平位移决定，即吊物的预警区域的半径R1表示为：R1＝R2+X+R，其中，R2为尺寸区域10的半径，X为摆动位移，R为跌落水平位移，具体地，考虑到吊物识别的准确率，为安全起见，R2选用钢筋的半径6m，X取值为2m，跌落区域30的半径的计算公式为：

ω为塔吊的角速度(回转角速度)、r为小车的幅度、h为吊物的高度(吊物到作业面的高度)，以5013B塔吊为例：ω＝0～6r/min，r＝2.5～50m，h＝0～108m，计算得到，vmax＝ω×r＝3.14m/s，tmax＝4.47s，Rmax＝14m，其中，vmax为初速度v的最大值，tmax为吊物跌落时间t的最大值，Rmax为跌落区域30的半径R的最大值，当然，风速较大时，也需要考虑风速对预警区域的影响，系统具体运行过程中，监控系统从拍摄图片到地面人员接受到报警提示声音，整个过程耗时3.5s，根据平抛运动时间与吊物的高度的模型：

g为重力加速度，可知：在吊物的高度h<60m时，监控系统提示声音还未被地面人员接收到，吊物便已经落地，因此，跌落区域30的半径R应以h＝60m为界，分类计算，具体计算公式如下：

1.吊物的高度h<60m时，t<3.5s

式中，行人的步行速度取值为1m/s，则有：

2.吊物的高度h≥60m时，t≥3.5s

则有：

实际应用中，在相机满足地面人员60×60像素的识别要求下，最大视野为24m×17m，为了保证预警区域始终处于相机视野内，需要满足：R1＝(6+2+R)<24/2，即跌落区域的半径R≤4m，这就要求司机根据吊物的高度、小车的幅度来合理控制塔吊的回转角速度，以满足跌落区域的要求，系统可设置超速报警，以规范司机的操作意识和习惯。

本申请的再一种实施例，根据预定摆动角度以及上述预定距离确定摆动位移，包括：将上述预定摆动角度的正弦值以及上述预定距离的乘积确定为上述摆动位移，实现了摆动位移的精确确定，进而实现了预警区域的边界的精确确定，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的另一种实施例，根据上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度以及上述塔吊小车的回转角速度确定上述吊物的跌落水平位移，包括：在上述吊物的高度小于预定高度的情况下，采用第一公式计算上述跌落水平位移，上述预定高度为预定时间的平抛运动对应的高度，上述预定时间为从开始采集到图像到上述行人接收到上述第一报警信号的最短时间，上述第一公式为：

其中，如图3所示，ω为上述塔吊小车70的回转角速度，r为上述塔吊小车70的幅度，h为上述吊物03的高度；在上述吊物的高度大于或者等于上述预定高度的情况下，采用第二公式计算上述跌落水平位移，上述第二公式为：

预定时间为未待报警信号被行人听到但物体已落地的时间，即在吊物的高度比较小的情况下，吊物已经落地然而行人还未听到报警信号，而在吊物的高度比较大的情况下，行人可以在吊物未落地之前听到报警信号以警示行人远离预警区域，通过第一公式和第二公式实现了吊物的跌落水平位移的精确确定进而实现了预警区域的边界的精确确定，进一步地保证了塔吊的安全运行，图3还示意性地示出了塔吊的塔身01以及吊臂02。

本申请的一种实施例，根据上述状态信息确定预警区域的位置信息之后，上述方法还包括：根据上述预警区域的位置信息确定上述预警区域在上述显示界面上的预警面积；在上述预警面积大于预设面积的情况下，确定上述塔吊小车的回转角速度超速并发出第二报警信号，上述预设面积大于或者等于上述显示界面的视野面积的一半，当然具体的预设面积的大小可以根据实际情况进行调整，即在预警面积较大的情况下，提示塔吊小车的回转角速度超速，以提醒塔吊运行监控中心，采取相应的措施以减小塔吊小车的回转角速度，控制塔吊小车的回转角速度不超速，进一步地保证了塔吊的安全运行。本申请的一种具体的实施例中，上述预设面积等于显示界面的视野面积。

当然，本申请的预设面积并不限于仅仅大于上述显示界面的视野面积的一半，还可以为小于上述显示界面的视野面积的值，本领域技术人员可以根据实际情况来调整该预设面积的大小。

本申请的又一种实施例，上述方法还包括：获取上述塔吊的超速占比、获取司机的违规次数以及上述塔吊的有效工作时长占比的至少一个，根据上述塔吊的超速占比、司机的违规次数以及上述塔吊的有效工作时长占比，来评价司机的工作质量，确定司机是否满足操作规范，约束司机的行为，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的另一种实施例，获取上述塔吊的超速占比，包括：获取上述塔吊的回转超速时长和回转总时长，其中，上述塔吊的回转超速时长为上述塔吊小车的回转角速度大于预定速度的时间，上述回转总时长为上述吊物的重量大于或者等于预定重量且上述回转角速度不为0的时长；确定回转超速占比，上述回转超速占比为上述回转超速时长与上述回转总时长的比值，具体地，如图3所示，R为跌落区域30的半径，v为吊物掉落的初速度，回转超速时长T1的计算方式为：

R大于7m或者v大于2m/s的情况下，T1＝t₁+t₂+...t_n，n为大于等于1的整数，即回转超速时长T1是所有超速运行时长的总和，通过确定塔吊的超速占比，来评价司机的工作质量，确定司机是否满足操作规范，约束司机的行为，进一步地保证了塔吊的安全运行。

需要说明的是，上述预定重量包括但不限于50kg、80kg、100kg，领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的预定重量。

本申请的再一种实施例，获取上述司机的违规次数，包括：每在上述回转超速占比大于预定值的情况下，记录上述司机违规1次；每在上述行人进入危险区域，且上述司机未在第一预定时间段内避让上述行人的情况下，记录上述司机违规1次，即在“行人位于危险区域内，司机未在第一预定时间段内移开吊物，从而未能使得行人不处于对应的危险区域内”的情况下，记录上述司机违规1次，上述危险区域为以吊钩的中心为圆心且以上述吊物的预定长度为半径的区域在地面上的投影区域，上述预定长度为上述吊物的最大长度的一半；每在上述行人进入上述预警区域，上述司机未在第二预定时间段内避让上述行人的情况下，记录上述司机违规1次，即在“行人位于预警区域内，司机未在第二预定时间段内移开吊物，从而未能使得行人不处于对应的预警区域内”的情况下，记录上述司机违规1次，上述第一预定时间段小于上述第二预定时间段。当然，上述预定长度也可以选择其他的长度以表征危险区域，吊物掉落在危险区域的概率大于吊物掉落在预警区域的概率。该方案中通过对司机的违规次数的获取，来评价司机的工作质量，确定司机是否满足操作规范，约束司机的行为，进一步地保证了塔吊的安全运行。

需要说明的是，上述第一预定时间段包括但不限于10s、15s、30s，本领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的第一预定时间段。

需要说明的是，上述第二预定时间段包括但不限于45s、60s、90s，本领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的第二预定时间段。

本申请的又一种实施例，获取上述塔吊的有效工作时长占比，包括：获取上述塔吊在第三预定时间段内的载重时长，上述载重时长为上述吊物的重量大于或者等于预定重量的时长；获取上述塔吊在上述第三预定时间段内的工作的总时长；计算上述载重时长与上述总时长计算有效工作时长比值，确定上述有效工作时长占比，通过获取有效工作时长占比，来评价司机的工作质量，确定司机是否满足操作规范，约束司机的行为，建立相应的考核机制，进一步地保证了塔吊的安全运行。

需要说明的是，上述第三预定时间段包括但不限于一天、一周、一个月，本领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的第三预定时间段。

需要说明的是，上述预定重量包括但不限于50kg、80kg、100kg，领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的预定重量。

本申请的再一种实施例，在获取上述塔吊的有效工作时长占比之后，上述方法还包括：获取上述总时长内消耗的用电量；计算塔吊的用电量，上述塔吊的用电量为上述有效工作时长占比与上述总时长内消耗的用电量的乘积，通过总时长内消耗的用电量以及塔吊的用电量来监测塔吊的运行情况，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的另一种实施例，在获取上述塔吊的超速占比、获取上述司机的违规次数以及上述塔吊的有效工作时长占比的至少一个之前，上述方法还包括：获取人脸图像；根据上述人脸图像确定对应的人员是否为可驾驶上述塔吊的司机，即通过人脸识别技术实现司机的刷脸认证，保证司机信息的正确性。

本申请的又一种实施例，上述方法还包括：根据上述吊物的重量阈值、上述吊物的高度阈值以及监控区域内是否存在行人触发报警；提示地面人员撤离、提示司机避让行人和提示司机控制上述塔吊减速，即根据吊物的重量阈值、吊物的高度阈值以及监控区域内是否存在行人触发报警，进而做出相应的提醒，进而保证了塔吊运行系统的安全运行。

本申请实施例还提供了一种塔吊运行系统的监控装置，需要说明的是，本申请实施例的塔吊运行系统的监控装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于塔吊运行系统的监测方法。以下对本申请实施例提供的塔吊运行系统的监控装置进行介绍。

图2是根据本申请实施例的塔吊运行的监测装置的示意图，如图2所示，该装置包括：

第一获取单元100，用于实时获取塔吊的状态信息，上述状态信息包括塔吊小车的回转角速度；

生成单元200，用于根据上述状态信息确定预警区域的位置信息，并根据上述位置信息在显示界面生成上述预警区域的边界框，上述预警区域为上述塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；

报警单元300，用于在上述显示界面显示有行人进入上述预警区域内的情况下，发出第一报警信号。

上述方案中，第一获取单元实时获取塔吊的状态信息，生成单元根据塔吊的状态信息确定出预警区域的位置信息，并根据预警区域的位置信息生成预警区域的边界框，报警单元在检测到有行人进入预警区域内的情况下，发出第一报警信号，实现了预警区域的实时监控，保证了塔吊的安全运行。

需要说明的是，上述预定概率可以为60％、70％以及75％，表示吊物掉落在预警区域的概率，当然，预定概率的大小可以根据实际情况进行设置，以满足实际生产的需求。

本申请的一种实施例，上述状态信息还包括上述吊物的尺寸、上述塔吊的吊钩的中心的坐标、上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度，第一获取单元包括识别模块、第一确定模块和获取模块，识别模块用于通过AI技术实时识别上述吊钩和上述吊物；第一确定模块用于根据识别到的上述吊钩和上述吊物，确定上述吊钩的中心的坐标以及上述吊物的尺寸；获取模块用于通过多个传感器分别获取上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度以及上述塔吊小车的回转角速度，具体地，采用AI视觉检测技术采集吊物的图像和吊钩的图像，进而采用图像处理算法对吊物的图像和吊钩的图像进行处理，得到吊物的尺寸和吊钩的中心的坐标，图像处理算法包括图像滤波、图像识别以及图像变换，通过激光传感器测距获取吊物的高度以及小车的幅度，通过加速度传感器获取塔吊小车的回转角速度，进而根据吊物的尺寸、上述塔吊的吊钩的中心的坐标、上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度，根据物理学中的平抛运动的原理确定预警区域的位置信息以及预警区域的边界框，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的又一种实施例，上述状态信息还包括预定距离，上述预定距离为上述塔吊小车和上述吊钩之间的距离，生成单元包括第二确定模块、第三确定模块、第四确定模块和第五确定模块，第二确定模块用于根据预定摆动角度以及上述预定距离确定摆动位移，上述摆动位移为上述吊物随着上述塔吊小车运动时由于惯性产生的水平位移；第三确定模块用于根据上述吊物的高度、上述塔吊小车的幅度以及上述塔吊小车的回转角速度确定上述吊物的跌落水平位移，上述跌落水平位移为上述吊物掉落到地面产生的水平位移；第四确定模块用于确定上述跌落水平位移、上述摆动位移以及上述吊物的尺寸的和为上述预警区域的半径；第五确定模块用于根据上述吊钩的中心的坐标以及上述预警区域的半径，确定上述预警区域的边界的位置信息，即预警区域的半径由跌落水平位移、摆动位移以及上述吊物的尺寸三部分构成，通过精确确定跌落水平位移、摆动位移以及吊物的尺寸实现了预警区域半径的精确确定，进而实现了预警区域的边界的精确确定，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的一种具体的实施例中，吊物的预警区域如图4所示，由吊物的尺寸区域10、吊物的摆动区域20和吊物的跌落区域30组成，吊物的尺寸区域10由吊物的尺寸的大小决定，吊物的摆动区域20由摆动位移决定，吊物的跌落区域30由吊物的跌落水平位移决定，即吊物的预警区域的半径R1表示为：R1＝R2+X+R，其中，R2为尺寸区域10的半径，X为摆动位移，R为跌落水平位移，具体地，考虑到吊物识别的准确率，为安全起见，R2选用钢筋的半径6m，X取值为2m，跌落区域30的半径的计算公式为：

ω为塔吊的角速度(回转角速度)、r为小车的幅度、h为吊物的高度(吊物到作业面的高度)，以5013B塔吊为例：ω＝0～6r/min，r＝2.5～50m，h＝0～108m，计算得到，vmax＝ω×r＝3.14m/s，tmax＝4.47s，Rmax＝14m，其中，vmax为初速度v的最大值，tmax为吊物跌落时间t的最大值，Rmax为跌落区域30的半径R的最大值，当然，风速较大时，也需要考虑风速对预警区域的影响，系统具体运行过程中，监控系统从拍摄图片到地面人员接受到报警提示声音，整个过程耗时3.5s，根据平抛运动时间与吊物的高度的模型：

g为重力加速度，可知：在吊物的高度h<60m时，监控系统提示声音还未被地面人员接收到，吊物便已经落地，因此，跌落区域30的半径R应以h＝60m为界，分类计算，具体计算公式如下：

1.吊物的高度h<60m时，t<3.5s

式中，行人的步行速度取值为1m/s，则有：

2.吊物的高度h≥60m时，t≥3.5s

则有：

实际应用中，在相机满足地面人员60×60像素的识别要求下，最大视野为24m×17m，为了保证预警区域始终处于相机视野内，需要满足：R1＝(6+2+R)<24/2，即跌落区域的半径R≤4m，这就要求司机根据吊物的高度、小车的幅度来合理控制塔吊的回转角速度，以满足跌落区域的要求，系统可设置超速报警，以规范司机的操作意识和习惯。

本申请的再一种实施例，第二确定模块还用于将上述预定摆动角度的正弦值以及上述预定距离的乘积确定为上述摆动位移，实现了摆动位移的精确确定，进而实现了预警区域的边界的精确确定，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的另一种实施例，第三确定模块还用于在上述吊物的高度小于预定高度的情况下，采用第一公式计算上述跌落水平位移，上述预定高度为预定时间的平抛运动对应的高度，上述预定时间为从开始采集到图像到上述行人接收到上述第一报警信号的最短时间，上述第一公式为：

其中，如图3所示，ω为上述塔吊小车70的回转角速度，r为上述塔吊小车70的幅度，h为上述吊物03的高度；在上述吊物的高度大于或者等于上述预定高度的情况下，采用第二公式计算上述跌落水平位移，上述第二公式为：

预定时间为未待报警信号被行人听到但物体已落地的时间，即在吊物的高度比较小的情况下，吊物已经落地然而行人还未听到报警信号，而在吊物的高度比较大的情况下，行人可以在吊物未落地之前听到报警信号以警示行人远离预警区域，通过第一公式和第二公式实现了吊物的跌落水平位移的精确确定进而实现了预警区域的边界的精确确定，进一步地保证了塔吊的安全运行，图3还示意性地示出了塔吊的塔身01以及吊臂02。

本申请的一种实施例，上述装置还包括第一确定单元和第二确定单元，第一确定单元用于根据上述状态信息确定预警区域的位置信息之后，根据上述预警区域的位置信息确定上述预警区域在上述显示界面上的预警面积；第二确定单元用于在上述预警面积大于预设面积的情况下，确定上述塔吊小车的回转角速度超速并发出第二报警信号，上述预设面积大于或者等于上述显示界面的视野面积的一半，当然具体的预设面积的大小可以根据实际情况进行调整，即在预警面积较大的情况下，提示塔吊小车的回转角速度超速，以提醒塔吊运行监控中心，采取相应的措施以减小塔吊小车的回转角速度，控制塔吊小车的回转角速度不超速，进一步地保证了塔吊的安全运行。本申请的一种具体的实施例中，上述预设面积等于显示界面的视野面积。

当然，本申请的预设面积并不限于仅仅大于上述显示界面的视野面积的一半，还可以为小于上述显示界面的视野面积的值，本领域技术人员可以根据实际情况来调整该预设面积的大小。

本申请的又一种实施例，上述装置还包括第二获取单元，第二获取单元用于获取上述塔吊的超速占比、获取司机的违规次数以及上述塔吊的有效工作时长占比的至少一个，根据上述塔吊的超速占比、司机的违规次数以及上述塔吊的有效工作时长占比，来评价司机的工作质量，确定司机是否满足操作规范，约束司机的行为，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的另一种实施例，第二获取单元还用于获取上述塔吊的回转超速时长和回转总时长，其中，上述塔吊的回转超速时长为上述塔吊小车的回转角速度大于预定速度的时间，上述回转总时长为上述吊物的重量大于或者等于预定重量且上述回转角速度不为0的时长；确定回转超速占比，上述回转超速占比为上述回转超速时长与上述回转总时长的比值，具体地，如图3所示，R为跌落区域30的半径，v为吊物掉落的初速度，回转超速时长T1的计算方式为：

R大于7m或者v大于2m/s的情况下，T1＝t₁+t₂+...t_n，n为大于等于1的整数，即回转超速时长T1是所有超速运行时长的总和，通过确定塔吊的超速占比，来评价司机的工作质量，确定司机是否满足操作规范，约束司机的行为，进一步地保证了塔吊的安全运行。

需要说明的是，上述预定重量包括但不限于50kg、80kg、100kg，领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的预定重量。

本申请的再一种实施例，第二获取单元还用于每在上述回转超速占比大于预定值的情况下，记录上述司机违规1次；每在上述行人进入危险区域，且上述司机未在第一预定时间段内避让上述行人的情况下，记录上述司机违规1次，即在“行人位于危险区域内，司机未在第一预定时间段内移开吊物，从而未能使得行人不处于对应的危险区域内”的情况下，记录上述司机违规1次，上述危险区域为以吊钩的中心为圆心且以上述吊物的预定长度为半径的区域在地面上的投影区域，上述预定长度为上述吊物的最大长度的一半；每在上述行人进入上述预警区域，上述司机未在第二预定时间段内避让上述行人的情况下，记录上述司机违规1次，即在“行人位于预警区域内，司机未在第二预定时间段内移开吊物，从而未能使得行人不处于对应的预警区域内”的情况下，记录上述司机违规1次，上述第一预定时间段小于上述第二预定时间段。当然，上述预定长度也可以选择其他的长度以表征危险区域，吊物掉落在危险区域的概率大于吊物掉落在预警区域的概率。该方案中通过对司机的违规次数的获取，来评价司机的工作质量，确定司机是否满足操作规范，约束司机的行为，进一步地保证了塔吊的安全运行。

需要说明的是，上述第一预定时间段包括但不限于10s、15s、30s，本领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的第一预定时间段。

需要说明的是，上述第二预定时间段包括但不限于45s、60s、90s，本领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的第二预定时间段。

本申请的又一种实施例，第二获取单元还用于获取上述塔吊在第三预定时间段内的载重时长，上述载重时长为上述吊物的重量大于或者等于预定重量的时长；获取上述塔吊在上述第三预定时间段内的工作的总时长；计算上述载重时长与上述总时长计算有效工作时长比值，确定上述有效工作时长占比，通过获取有效工作时长占比，来评价司机的工作质量，确定司机是否满足操作规范，约束司机的行为，建立相应的考核机制，进一步地保证了塔吊的安全运行。

需要说明的是，上述第三预定时间段包括但不限于一天、一周、一个月，本领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的第三预定时间段。

需要说明的是，上述预定重量包括但不限于50kg、80kg、100kg，领域技术人员可以根据塔吊的实际运行情况，选择合适的预定重量。

本申请的再一种实施例，上述装置还包括第三获取单元，第三获取单元用于在获取上述塔吊的有效工作时长占比之后，获取上述总时长内消耗的用电量；计算塔吊的用电量，上述塔吊的用电量为上述有效工作时长占比与上述总时长内消耗的用电量的乘积，通过总时长内消耗的用电量以及塔吊的用电量来监测塔吊的运行情况，进一步地保证了塔吊的安全运行。

本申请的另一种实施例，上述装置还包括第四获取单元，第四获取单元用于在获取上述塔吊的超速占比、获取上述司机的违规次数以及上述塔吊的有效工作时长占比的至少一个之前，获取人脸图像；根据上述人脸图像确定对应的人员是否为可驾驶上述塔吊的司机，即通过人脸识别技术实现司机的刷脸认证，保证司机信息的正确性。

本申请的又一种实施例，上述装置还包括触发单元和提示单元，触发单元用于根据上述吊物的重量阈值、上述吊物的高度阈值以及监控区域内是否存在行人触发报警；提示单元用于提示地面人员撤离、提示司机避让行人和提示司机控制上述塔吊减速，即根据吊物的重量阈值、吊物的高度阈值以及监控区域内是否存在行人触发报警，进而做出相应的提醒，进而保证了塔吊运行系统的安全运行。

上述塔吊运行系统的监控装置包括处理器和存储器，上述第一获取单元、生成单元和报警单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来保证塔吊运行系统的安全运行。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述塔吊运行系统的监测方法。

本发明实施例提供了一种处理器，用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述塔吊运行系统的监测方法。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：

步骤S101，实时获取塔吊的状态信息，上述状态信息包括塔吊小车的回转角速度；

步骤S102，根据上述状态信息确定预警区域的位置信息，并根据上述位置信息在显示界面生成上述预警区域的边界框，上述预警区域为上述塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；

步骤S103，在上述显示界面显示有行人进入上述预警区域内的情况下，发出第一报警信号。

本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：

步骤S101，实时获取塔吊的状态信息，上述状态信息包括塔吊小车的回转角速度；

步骤S102，根据上述状态信息确定预警区域的位置信息，并根据上述位置信息在显示界面生成上述预警区域的边界框，上述预警区域为上述塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；

步骤S103，在上述显示界面显示有行人进入上述预警区域内的情况下，发出第一报警信号。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例1

本实施例涉及一种塔吊运行系统，如图5所示，该塔吊运行系统包括塔吊驾驶室40、工地地面监控室50以及多机调度平台60，塔吊驾驶室40包括黑匣子41、人脸识别单元42、高度传感器43、定向发声单元44、司机室报警器45、电池电量监控单元46、变幅小车相机单元47、司机室摄像头48以及司机室显示单元49，工地地面监控室50包括电脑客户端51以及AI超脑52，多机调度平台60包括多机调度单元61，电脑客户端51显示人员入侵报警视频、触发声光报警、显示当前和/或历史高度、重量、风速等传感器信息、进行报警查询；AI超脑52存储录像视频、存储人员入侵报警图片。

黑匣子41与电脑客户端51之间采用串口转以太网的方式进行通信，将黑匣子41中的高度数据、幅度数据、风速数据、回转角数据、重量数据传输至电脑客户端51；电脑客户端51从人脸识别单元42中读取数据，具体利用博智林智能技术有限公司的人脸识别模块通过主板读取打卡司机身份信息，打卡司机身份信息包括姓名、工号、打卡时间以及打卡结果；高度传感器43与电脑客户端51之间采用串口转以太网的方式进行通信，将塔吊高度数据传输至电脑客户端51；电脑客户端51通过以太网触发数字量模块，驱动定向发声单元44发声；电脑客户端51通过以太网触发数字量模块，驱动司机室报警器45工作；电池电量监控单元46与电脑客户端51通过以太网的方式进行通信，电池电量监控单元46通过网桥直接接入主板；变幅小车相机单元47与AI超脑52通过以太网的方式进行通信，变幅小车相机单元47通过以太网直接接入主板；司机室摄像头48与AI超脑52通过以太网的方式进行通信，司机室摄像头48的模拟量接入远程模块再接入主板；司机室显示单元49与AI超脑52通过以太网的方式进行通信，将人员入侵视频返回司机室显示，同时在视频上叠加高度、风速、重量传感器数据字符；电脑客户端51与AI超脑52通过MQTT协议进行通信，将录像视频、人员入侵报警图片存储在地面电脑；电脑客户端51与多机调度平台60通过MQTT协议进行通信，将上述报警、传感器、电池电量、司机身份信息均通过MQTT协议传回至多机调度平台60，并在多机调度平台60UI界面展示，以实现对塔吊运行系统运行状态的实时监控。

塔吊运行系统的算法运行模型，包括超脑、平台和相机，超脑可以运算人员、吊钩、吊物识别模型，平台接收外部传感器数据并结合吊物高度、重量阈值，实时提供预警/危险区域框坐标给到相机，相机依据平台给出的坐标实时绘制危险/预警框，相机每隔一段时间拍摄一次塔吊的图像，超脑根据相机拍摄的图像构建模型，根据构建的模型在平台上显示预警信息，当检测到相机拍摄的图片有变化的情况下，超脑根据相机拍摄的图像重新构建模型，进而更新平台上显示的预警信息。

实施例2

本实施例是实施例1中的塔吊运行系统的网络连接方案，如图6所示，具体展示了塔吊小车70、塔吊驾驶室40、工地地面监控室50以及多机调度平台60的网络连接方案，塔吊小车70包括球机71、高度传感器43、定向发声单元44、电池电量监控单元46、第一串口转以太网模块72、第一远程IO模块73、第一交换机74以及第一无线网桥75，球机71将视频流发送至第一交换机74，高度传感器43将第一数据包传输至第一串口转以太网模块72，第一串口转以太网模块72再将第二数据包传输至第一交换机74，第一交换机74将数据传输至第一无线网桥75，第一数据包为16进制报文，采用串口实时传输，第二数据包为16进制报文，采用TCP实时传输，第一远程IO模块73将数字量传输至定向发声单元44，电池电量单元将模拟量传输至第一远程IO模块73，第一远程IO模块73与第一交换机74通过第三数据包进行双向传输，第三数据包为Modbus TCP报文，采用TCP实时传输，第一交换机74将数据传输至第一无线网桥75。

塔吊驾驶室40包括第二无线网桥80、第二交换机81、第二串口转以太网模块82、第二远程IO模块83、黑匣子41、司机室报警器45、司机室摄像头48和司机室一体机84，第一无线网桥75将数据传输至第二无线网桥80，第二无线网桥80再将数据传输至第二交换机81，黑匣子41将第四数据包传输至第二串口转以太网模块82，第二串口转以太网模块82将第五数据包传输至第二交换机81，第二交换机81将第六数据包传输至第二远程IO模块83，第二远程IO模块83将数字量传输至司机室报警器45，司机室摄像头48将视频流发送至第二交换机81，司机室一体机84将视频流发送至第二交换机81，第四数据包是16进制报文，采用串口传输，传输速度为1s/次，第五数据包是16进制报文，采用TCP实时传输，第六数据包是为Modbus TCP报文，采用TCP实时传输，司机室摄像头48将视频流传输至第二交换机81，第二交换机81将视频流传输至司机室一体机84，第二交换机81将数据传输至第三无线网桥56。

工地地面监控室50包括AI超脑52、服务器电脑53、电脑客户端51、上网卡54、第三交换机55、第四无线网桥57，第二交换机81将数据传输至第三无线网桥56，第三无线网桥56再将数据传输至第四无线网桥57，第四无线网桥57再将数据传输至第三交换机55，第三交换机55将数据分别传输至AI超脑52、服务器电脑53和电脑客户端51，AI超脑52与服务器电脑53双向传输算法数据，服务器电脑53与电脑客户端51通过ΩebApi双向传输数据，数据格式为JSON格式，高度数据和重量数据每2s传输1次，可实现实时报警，第三无线网桥56将数据传输至第四无线网桥57，第四无线网桥57将数据传输至第三交换机55，电脑客户端51将数据传输至上网卡54，上网卡54通过MQTT协议将数据传输至多机调度平台60，数据格式为JSON格式，可实时传输传感器数据和实时报警数据，每10s传输一次网络或电量数据，基于此网络连接方案可实现塔吊运行系统各组成部分之间的数据传输，以保证塔吊运行系统的安全运行。

实施例3

本实施例涉及一种具体的塔吊运行系统的监测方法，图7为塔吊运行系统的监测方法流程图，如图7所示，首先，视觉平台读取数据开始，然后，读取重量或者高度数据，进而判断重量数据是否大于80kg且高度数据是否大于3m，在重量数据小于等于80kg或高度数据小于等于3m的情况下，重新读取视觉平台的数据，在重量数据大于80kg且高度数据大于3m的情况下，读取吊物图像，在从读取的吊物图像中识别出吊物的情况下，根据识别出的吊物的种类，调取已经设置好的钢筋/木材/小车(塔吊小车)其中的一种危险框(危险区域框)，在从读取的吊物图像中未识别出吊物的情况下，调取已经设置好的钢筋危险框，然后，实时读取高度数据、角速度(回转角速度)、小车的幅度，再确定预警区域框，然后，根据预警区域框进行人员入侵预警检测，在有人员入侵的情况下，将报警信息推送给后台，以提示人员远离预警区域。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的塔吊运行的监测方法，通过实时获取塔吊的状态信息，再根据塔吊的状态信息确定出预警区域的位置信息，并根据预警区域的位置信息生成预警区域的边界框，在检测到有行人进入预警区域内的情况下，发出第一报警信号，实现了预警区域的实时监控，保证了塔吊的安全运行。

2)、本申请的塔吊运行的监测装置，第一获取单元实时获取塔吊的状态信息，生成单元根据塔吊的状态信息确定出预警区域的位置信息，并根据预警区域的位置信息生成预警区域的边界框，报警单元在检测到有行人进入预警区域内的情况下，发出第一报警信号，实现了预警区域的实时监控，保证了塔吊的安全运行。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种塔吊运行的监测方法，其特征在于，包括：

实时获取塔吊的状态信息，所述状态信息包括塔吊小车的回转角速度；

根据所述状态信息确定预警区域的位置信息，并根据所述位置信息在显示界面生成所述预警区域的边界框，所述预警区域为所述塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；

在所述显示界面显示有行人进入所述预警区域内的情况下，发出第一报警信号，

所述状态信息还包括所述吊物的尺寸、所述塔吊的吊钩的中心的坐标、所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度，

实时获取塔吊的状态信息，包括：

通过AI技术实时识别所述吊钩和所述吊物；

根据识别到的所述吊钩和所述吊物，确定所述吊钩的中心的坐标以及所述吊物的尺寸；

通过多个传感器分别获取所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度以及所述塔吊小车的回转角速度，

所述状态信息还包括预定距离，所述预定距离为所述塔吊小车和所述吊钩之间的距离，

根据所述状态信息确定预警区域的位置信息，包括：

根据预定摆动角度以及所述预定距离确定摆动位移，所述摆动位移为所述吊物随着所述塔吊小车运动时由于惯性产生的水平位移；

根据所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度以及所述塔吊小车的回转角速度确定所述吊物的跌落水平位移，所述跌落水平位移为所述吊物掉落到地面产生的水平位移；

确定所述跌落水平位移、所述摆动位移以及所述吊物的尺寸的和为所述预警区域的半径；

根据所述吊钩的中心的坐标以及所述预警区域的半径，确定所述预警区域的边界的位置信息。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，根据预定摆动角度以及所述预定距离确定摆动位移，包括：

将所述预定摆动角度的正弦值以及所述预定距离的乘积确定为所述摆动位移。

3.根据权利要求1或2所述的监测方法，其特征在于，根据所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度以及所述塔吊小车的回转角速度确定所述吊物的跌落水平位移，包括：

在所述吊物的高度小于预定高度的情况下，采用第一公式计算所述跌落水平位移，所述预定高度为预定时间的平抛运动对应的高度，所述预定时间为从开始采集到图像到所述行人接收到所述第一报警信号的最短时间，所述第一公式为：

其中，ω为所述塔吊小车的回转角速度，r为所述塔吊小车的幅度，h为所述吊物的高度；

在所述吊物的高度大于或者等于所述预定高度的情况下，采用第二公式计算所述跌落水平位移，所述第二公式为：

4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，根据所述状态信息确定预警区域的位置信息之后，所述方法还包括：

根据所述预警区域的位置信息确定所述预警区域在所述显示界面上的预警面积；

在所述预警面积大于预设面积的情况下，确定所述塔吊小车的回转角速度超速并发出第二报警信号，所述预设面积大于或者等于所述显示界面的视野面积的一半。

5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述塔吊的超速占比、获取司机的违规次数以及所述塔吊的有效工作时长占比的至少一个。

6.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于，获取所述塔吊的超速占比，包括：

获取所述塔吊的回转超速时长和回转总时长，其中，所述塔吊的回转超速时长为所述塔吊小车的回转角速度大于预定速度的时间，所述回转总时长为所述吊物的重量大于或者等于预定重量且所述回转角速度不为0的时长；

确定回转超速占比，所述回转超速占比为所述回转超速时长与所述回转总时长的比值。

7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，获取所述司机的违规次数，包括：

每在所述回转超速占比大于预定值的情况下，记录所述司机违规1次；

每在所述行人进入危险区域，且所述司机未在第一预定时间段内避让所述行人的情况下，记录所述司机违规1次，所述危险区域为以吊钩的中心为圆心且以所述吊物的预定长度为半径的区域在地面上的投影区域，所述预定长度为所述吊物的最大长度的一半；

每在所述行人进入所述预警区域，所述司机未在第二预定时间段内避让所述行人的情况下，记录所述司机违规1次，所述第一预定时间段小于所述第二预定时间段。

8.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于，获取所述塔吊的有效工作时长占比，包括：

获取所述塔吊在第三预定时间段内的载重时长，所述载重时长为所述吊物的重量大于或者等于预定重量的时长；

获取所述塔吊在所述第三预定时间段内的工作的总时长；

计算所述载重时长与所述总时长计算有效工作时长比值，确定所述有效工作时长占比。

9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于，在获取所述塔吊的有效工作时长占比之后，所述方法还包括：

获取所述总时长内消耗的用电量；

计算塔吊的用电量，所述塔吊的用电量为所述有效工作时长占比与所述总时长内消耗的用电量的乘积。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的监测方法，其特征在于，在获取所述塔吊的超速占比、获取所述司机的违规次数以及所述塔吊的有效工作时长占比的至少一个之前，所述方法还包括：

获取人脸图像；

根据所述人脸图像确定对应的人员是否为可驾驶所述塔吊的司机。

11.一种塔吊运行的监测装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于实时获取塔吊的状态信息，所述状态信息包括塔吊小车的回转角速度；

生成单元，用于根据所述状态信息确定预警区域的位置信息，并根据所述位置信息在显示界面生成所述预警区域的边界框，所述预警区域为所述塔吊上的吊物以预定概率掉落的区域；

报警单元，用于在所述显示界面显示有行人进入所述预警区域内的情况下，发出第一报警信号，

所述状态信息还包括所述吊物的尺寸、所述塔吊的吊钩的中心的坐标、所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度，所述第一获取单元包括识别模块、第一确定模块和获取模块，所述识别模块用于通过AI技术实时识别所述吊钩和所述吊物；所述第一确定模块用于根据识别到的所述吊钩和所述吊物，确定所述吊钩的中心的坐标以及所述吊物的尺寸；所述获取模块用于通过多个传感器分别获取所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度以及所述塔吊小车的回转角速度，

所述状态信息还包括预定距离，所述预定距离为所述塔吊小车和所述吊钩之间的距离，所述生成单元包括第二确定模块、第三确定模块、第四确定模块和第五确定模块，所述第二确定模块用于根据预定摆动角度以及所述预定距离确定摆动位移，所述摆动位移为所述吊物随着所述塔吊小车运动时由于惯性产生的水平位移；所述第三确定模块用于根据所述吊物的高度、所述塔吊小车的幅度以及所述塔吊小车的回转角速度确定所述吊物的跌落水平位移，所述跌落水平位移为所述吊物掉落到地面产生的水平位移；所述第四确定模块用于确定所述跌落水平位移、所述摆动位移以及所述吊物的尺寸的和为所述预警区域的半径；所述第五确定模块用于根据所述吊钩的中心的坐标以及所述预警区域的半径，确定所述预警区域的边界的位置信息。

12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至10中任意一项所述的塔吊运行的监测方法。

13.一种处理器，其特征在于，用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至10中任意一项所述的塔吊运行的监测方法。

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